洗瓶机排氢热能和碱液回收方案分析

高宜兵 张科 张明 许银萍

1.洗瓶机排氢现状

啤酒饮料标签不断更新升级，洗瓶所产生的有害物质或气体也越发复杂。洗瓶机除标洗瓶时，标签种类繁杂产生多种污染物，其中铝箔类标签与高温碱液反应产生氢气，氢气集聚遇到明火极易发生爆炸，所以洗瓶机设计在线排氢系统，减小生产过程中氢气的聚集，将混有氢气的混合气体引入到开放的外部空间。

早期是自然排放（图一），氢气排出不及时不彻底。另外，排氢温度能够达到80℃左右，并且混合气体含有一定量的微粒碱液，直接排放即浪费能源，又不环保，且碱液飞落到厂房顶部，造成污染和腐蚀。

图一

因此，需要对洗瓶机排氢系统进行升级和改进，确保洗瓶机运行安全节能环保，以适应市场快速发展的需要。

2.强制排氢系统初步升级和改进

目前洗瓶机设计多是强制排氢系统（见图二），即设计增加了强排风机，液浸泡槽的高温气液混合体，通过大通径氢气管路汇集，由除氢风机强制排出厂房顶板外。风机流量达到3000m³/h 以上，使得排氢更彻底，避免了氢气的聚集，杜绝安全隐患。

图二

大流量风机排氢，单位时间带出了更多的热能和碱液，为了节约能源，排气装置同时增加碱液回收功能，如图三。氢气出口与除氢风机之间，接近风机出口设计碱液回收管路，高温混合气液体经过出口管壁的自然冷却，少量微粒碱液冷却汇集回流到洗瓶机槽体，冷却回收碱液约占排出总量的10%-30%。

这种强制排氢，热能和碱液依然有近70%以上的浪费，微粒碱液排出依然对厂房环境造成污染，甚至腐蚀损坏。排氢系统依然需要再升级完善。

3.排氢热能和碱液回收再升级完善

洗瓶机是高能耗、高排污、高速化运行的机器。水、电、气等能源消耗量巨大，环保压力巨大，为了提高产品的市场竞争力，急需要对洗瓶机排氢系统进行更加彻底的升级和完善（图三）。

图三

3.1.增加热交换系统，在线回收利用热能

如图四，在除氢风机出口管道设计增加高效率热交换器，一方面使得高温混合气液体迅速降温，通过回用管路辅助洗瓶机预冲洗加热升温，也可以辅助其它需要加热升温的地方，比如洗箱机碱液槽等。另一方面热交换器也使得高温微粒碱液迅速冷凝汇集，通过碱液回收管路回流到洗瓶机槽体，减少碱液消耗。冷却回收碱液约为总量的80%到90%。

图四

3.2.增加二次冷凝收集装置，再次回收

通过高效热交换器，高温混合气液体中80%至90%的碱液达到回收利用；温度能够下降到约50℃左右。为了充分回收碱液，减低环境污染，排氢口末端增加设计二次冷凝收集槽，见图五。经过一次换热降温后碱液收集后的氢气混合体，排出前再经过多道冷凝网板收集并导流到收集箱中，通过碱液回收管回流到碱槽中继续使用，这样使得排氢碱液回收率达到90%以上。最终排出相对干燥和低温的混合气体，大大提高生产效率和技术等级。

图五

3.3 连锁控制排氢风机，降低安全风险

只要洗瓶机运行生产，氢气就会不断地产生，所以排氢风机必须同主机连锁运转，当主机启动，排氢风机即运行，主机停机排氢风机延时停止。当风机不运转或故障时，洗瓶机报警并停机。

在排氢管道设计气体流量检测传感器，当排氢流量低于设定值时，洗瓶机报警并停机，这样确保氢气不会聚集，彻底杜绝安全隐患。